KR20120101982A - 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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닐스 라머즈
루이지 스카카바로찌
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

리소그래피 투영 장치는 레이저 세정 장치를 포함할 수 있다. 레이저 세정 장치는 표면을 세정하도록 구성되어 배치된다. 레이저 세정 장치는, 방사선을 발생시키도록 구성되어 배치된 레이저 소스와, 표면 위의 백그라운 가스 내에서 세정 플라즈마를 발생시키기 위해 방사선을 초점에 포키스하도록 구성되어 배치된 광학 요소를 포함한다. 레이저 세정 장치는 플라즈마에 인접한 지점에서 보호 가스의 제트를 발생하도록 구성되어 배치된 가스 공급부가 추가로 제공된다.

Description

리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법{LITHOGRAPHIC APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2009년 7월 23일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 61/219,618의 이점을 주장하며, 상기 특허 출원은 그 전체 내용이 본 명세서에 원용되어 있다.
발명의 분야
본 발명은 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)로도 지칭되는 패터닝 장치가 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟 영역(예컨대, 하나의 다이(die)의 일부분, 하나의 다이, 또는 여러 개의 다이를 포함) 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 위에의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 영역들의 네트워크를 포함할 것이다.
리소그래피는 IC 및 기타 디바이스 및/또는 구조물의 제조에서 핵심적인 단계 중의 하나로서 널리 인식되어 있다. 그러나, 리소그래피를 이용하여 구성되는 특징부의 치수가 점점 더 작아짐에 따라, 리소그래피는 제조될 IC 또는 기타 디바이스 및/또는 구조를 축소할 수 있도록 하기 위한 가장 중요한 요소가 되고 있다.
패턴 프린팅 한계의 이론적인 추정치는 이하의 수식 (1)에 나타낸 바와 같이 분해능에 대한 레일리 기준(Rayleigh criterion)에 의해 제공될 수 있다:
(수식 1)
Figure pct00001
여기서, λ는 사용된 방사선의 파장이고, NAPS는 패턴을 프린트하기 위해 사용된 투영 시스템의 개구도이며, k1은 레일리 상수로도 지칭되는 프로세스 종속 조정 계수이며, CD는 프린트된 특징부의 특징부 크기(또는 크리티컬 디멘전)이다. 수식 (1)로부터, 특징부의 최소 프린트 가능한 크기의 감소는 노광 파장 λ를 단축시키거나, 개구도 NAPS를 증가시키거나, 또는 k1의 값을 감소시킴으로써 획득될 수 있다.
노광 파장을 단축시키고 그에 따라 최소 프린트 가능 크기를 감소시키기 위해서는, 극자외(EUV) 방사선 소스를 이용하는 것이 제안되어 있다. EUV 방사선 소스는 약 13 nm의 방사선 파장을 출력하도록 구성된다. 그러므로, EUV 방사선 소스는 소형 특징부 프린팅을 달성하는 것에 대하여 중요한 단계를 구성할 수 있다. 이러한 방사선은 극자외선 또는 소프트 x-선으로 지칭되며, 가능한 소스로는 예컨대 레이저 발생 플라즈마 소스, 방전 플라즈마 소스 또는 전자 축적 링(electron storage ring)으로부터의 싱크로트론(synchrotron) 방사선 등이 있다.
EUV 방사선의 특성은 알려진 재료 모두가 EUV 방사선에 대해 매우 불투명하다는 것이다. 그 결과, 리소그래피 투영 장치의 어떠한 광학 시스템에서는 렌즈 대신 반사성 요소가 사용된다. 이러한 이유로, 패터닝 장치 또한 통상적으로 투과형 대신 반사형이 이용된다.
EUV 방사선을 이용할 때에 반사성 요소에 의해 용이하게 대체될 수 없는 투과형 광학 요소는 펠리클(pellicle)이다. 펠리클은 예컨대 미국 특허 공개 번호 US2005/0280789로부터와 같이 당해 기술 분야에 알려져 있다. 방사선이 펠리클을 투과하는 동안, 펠리클 상에 오염물이 침적된다. 펠리클이 패터닝 장치로부터 특정의 소정 거리에 위치에 위치되므로, 오염물에 의해 초점이 맞지 않게 될 것이고, 그에 따라 기판의 타겟 영역 상에 투영되지 않을 것이다. 패터닝될 방사선에 대한 펠리클의 투과율이 펠리클의 적절한 기능에 기여하기 때문에, EUV가 사용될 때에는 펠리클이 사용될 수 없다. 따라서, 펠리클은 패터닝 장치에 대한 오염물 침적에 대한 수용 가능한 해법을 제공하지 못한다.
패터닝될 방사선으로서 EUV가 사용될 때에, 적용하기에 적합한, 펠리클의 사용에 대한 대안을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 특징에 따라, 표면을 세정하도록 구성되어 배치된 레이저 세정 장치를 포함하는 리소그래피 투영 장치가 제공된다. 상기 레이저 세정 장치는, 방사선을 발생하도록 구성되어 배치된 레이저 소스와, 상기 표면 위의 백그라운드 가스 내에서 세정 플라즈마를 발생시키기 위해 상기 방사선을 초점에 포커스하도록 구성되어 배치된 광학 요소를 포함한다. 상기 레이저 세정 장치는 플라즈마에 인접한 지점에서 보호 가스의 제트(jet)를 발생시키도록 구성되어 배치된 가스 공급부가 추가로 제공된다.
본 발명의 특징에 따라, 표면을 세정하도록 구성되어 배치된 레이저 세정 장치가 제공된다. 레이저 세정 장치는, 방사선을 발생하도록 구성되어 배치된 레이저 소스와, 상기 표면 위의 백그라운드 가스 내에서 플라즈마를 발생시키기 위해 상기 방사선을 초점에 포커스하도록 구성되어 배치된 광학 요소를 포함한다. 상기 레이저 세정 장치는 플라즈마 부근의 지점에서 보호 가스의 제트를 발생시키도록 구성되어 배치된 가스 공급부가 추가로 제공된다.
본 발명의 특징에 따라, 방사선을 발생하는 단계와, 백그라운드 가스 내에서 세정 플라즈마를 발생시키기 위해 상기 방사선을 초점에 포커스하는 단계와, 플라즈마에 인접한 지점에 보호 가스의 제트를 지향시키는 단계를 포함하는 표면 세정 방법이 제공된다.
도 1은 레이저 세정 장치를 포함하는 리소그래피 장치를 도시하고 있다.
도 2는 EUV 리소그래피 투영 장치를 개략적으로 도시하고 있다.
도 3은 레이저 세정 장치의 실시예의 개략도이다.
도 4a는 레이저 세정 장치의 실시예의 측면도 및 평면도를 개략적으로 도시하고 있다.
도 4b는 도 4a의 레이저 세정 장치의 평면도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 대응하는 부분에 대응하는 참조 부호가 부여되어 있고 예시를 목적으로 하는 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 리소그래피 장치는, 방사 빔(B, 예컨대 UV 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL), 패터닝 장치(예컨대, 마스크 또는 레티클)(MA)를 지지하도록 구성되고, 또한 패터닝 장치(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT), 기판(예컨대, 레지스트가 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예컨대, 웨이퍼 테이블)(WT), 및 패터닝 장치(MA)에 의해 방사 빔(B)에 부여한 패턴을 기판(W)의 타겟 영역(C)(예컨대, 하나 이상의 다이를 포함하는) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(예컨대, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위한 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 정전식, 다른 형태의 광학 요소, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 형태의 광학 요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체는 패터닝 장치의 배향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예컨대 패터닝 장치가 진공 분위기에 유지되는지의 여부와 같은 기타 조건들에 좌우되는 방식으로 패터닝 장치를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 지지 구조체는 패터닝 장치가 예컨대 투영 시스템에 대하여 요구된 위치에 있도록 할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 장치"라는 용어는, 기판의 타겟 영역에 패턴을 생성하기 위하여 방사 빔의 단면에 패턴을 부여하기 위해 사용될 수 있는 모든 디바이스를 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사 빔에 부여된 패턴은 집적회로와 같은 타겟 영역에 생성되는 디바이스에서의 특정 기능층에 대응할 것이다.
패터닝 장치는 투과형 또는 반사형 모두 가능하다. 패터닝 장치의 예로는 마스크, 프로그래머블 미러 어레이, 및 프로그래머블 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상 반전형 및 감쇠 위상 반전형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라 다양한 하이브리드 마스크 타입들을 포함한다. 프로그래머블 미러 어레이의 예는 소형 미러들의 매트릭스 배열을 채용하며, 그 각각의 미러들은 입사하는 방사 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 경사지는 것이 가능하다. 경사진 미러들은 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사선에 대하여 적합하거나 또는 액침액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대하여 적합한, 굴절형, 반사형, 반사 굴절형(catadioptric), 자기형, 전자기형, 및 정전형 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함할 수 있다. 다른 가스가 너무 많은 방사선 또는 전자를 흡수할 수도 있기 때문에, EUV 또는 전자 빔 방사선에 대해 진공을 이용하는 것이 바람직할 것이다. 따라서, 진공 벽 및 진공 펌프를 이용하여 전체 빔 경로에 진공 환경이 제공될 수 있다.
본 명세서에서 설명한 바와 같이, 리소그래피 장치는 반사형의 것(예컨대, 반사형 마스크를 채용함)이다. 이와 달리, 리소그래피 장치는 투과형의 것(예컨대, 투과형 마스크를 채용함)일 수도 있다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 또는 그보다 많은 기판 테이블(및/또는 2개 이상의 마스크 테이블)을 갖는 타입의 것일 수도 있다. 이러한 "복수 스테이지" 기계에서는, 추가의 테이블을 병행하여 사용하거나, 또는 하나 이상의 테이블 상에서 예비 공정을 수행하면서 다른 하나 이상의 테이블을 노광용으로 사용하는 것이 가능하다.
도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 방사 소스(SO)로부터 방사 빔을 수광한다. 예컨대, 방사 소스(SO)가 엑시머 레이저인 경우, 방사 소스(SO)와 리소그래피 장치는 별도의 구성요소일 수도 있다. 이러한 경우, 방사 소스(SO)는 리소그래피 장치의 일부를 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사 빔은 예컨대 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)을 이용하여 방사 소스(SO)로부터 조명기(IL)로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 방사 소스(SO)가 수은 램프인 경우에, 이 방사 소스(SO)는 리소그래피 장치에 통합된 부품일 수도 있다. 방사 소스(SO) 및 조명기(IL)는 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사 시스템으로 지칭될 수도 있다.
조명기(IL)는 방사 빔의 각도 세기 분포(angular intensity distribution)를 조정하는 조정기를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 퓨필 평면(pupil plane) 내의 세기 분포의 적어도 외측 반경 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 집속기(integrator) 및 집광기(condenser)와 같은 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 조명기(IL)는 방사 빔의 단면에서 요구된 균일성 및 세기 분포를 갖도록 방사 빔을 조절하는데 사용될 수 있다.
방사 빔(B)은 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되는 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 장치에 의해 패터닝된다. 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 종단한 후, 방사 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 투영 시스템(PS)이 이 방사 빔을 기판(W)의 타겟 영역(C) 상에 집속시킨다. 제2 위치 설정기(PW) 및 위치 센서(IF2)(예컨대, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량형 센서)를 이용하여, 예컨대 상이한 타겟 영역(C)을 방사 빔(B)의 경로 내에 위치시키도록 기판 테이블(WT)을 정확하게 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 제1 위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(IF1)를 이용하여, 방사 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는 것이 가능하다. 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 패터닝 장치 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서는, 지지 구조체(예컨대, 마스크)(MT) 및 기판 테이블(WT)을 기본적으로 정지 상태로 유지한 채로, 방사 빔(B)에 부여한 패턴 전체를 한 번에 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 정지 노광). 그리고나서, 상이한 타겟 영역(C)이 노광될 수 있도록 기판 테이블(WT)을 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동시킨다.
2. 스캔 모드에서는, 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)을 동기적으로 스캐닝하면서, 방사 빔(B)에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 동적 노광). 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소율) 및 상 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다.
3. 또 다른 모드에서는, 프로그래머블 패터닝 장치를 유지한 채로 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)를 기본적으로 정지 상태로 하고, 또한 기판 테이블(WT)을 이동시키거나 스캐닝하면서, 방사 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스 방사 소스가 채용되며, 프로그래머블 패터닝 장치는 기판 테이블(WT)의 각각의 이동 후에 또는 스캔 동안의 연속적인 방사 펄스의 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급한 바와 같은 타입의 프로그래머블 미러 어레이와 같은 프로그래머블 패터닝 장치를 이용하는 마스크 없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.
도 2는 실제 EUV 리소그래피 투영 장치의 개략 측면도이다. 물리적 배치가 도 1에 도시된 장치의 물리적 배치와는 상이하지만, 동작 원리는 유사하다. 이 장치는 소스-콜렉터-모듈 또는 방사선 유닛(42), 조명 시스템(IL) 및 투영 시스템(PS)을 포함한다. 방사선 유닛(42)은 매우 고온의 방전 플라즈마가 생성되어 EUV 범위의 전자기 방사선 스펙트럼으로 방사선을 방출하는 예컨대 Xe 가스 또는 Li, Gd 또는 Sn의 증기와 같은 가스 또는 증기를 채용할 수 있는 방사 소스(SO)가 제공된다. 방전 플라즈마는 전기 방전의 부분적으로 이온화된 플라즈마가 광학축(O) 상으로 붕괴(collapse)하도록 함으로써 생성된다. 방사선의 효과적인 생성을 위해서는 예컨대 Xe, Li, Gd, Sn 증기 또는 임의의 다른 적합한 가스 또는 증기의 10 Pa의 부분 압력이 요구될 수 있다. 실시예에서, EUV 소스로서 Sn 소스가 적용된다.
이 타입의 소스에 대해, 그 예로는 CO2 레이저 또는 다른 레이저가 연료 점화 영역(fuel ignition region)으로 지향되어 포커스되는 LPP 소스가 있다. 이 타입의 소스의 일부 세부구성이 도면의 좌측 하단부에 개략적으로 도시되어 있다. 점화 영역(47a)은 연료 전달 시스템(47b)으로부터의 예컨대 용융된 Sn의 드롭플릿과 같은 플라즈마 연료가 공급된다. 레이저 빔 발생기(47c)로는 예컨대 9.4 ㎛ 또는 10.6 ㎛의 적외선 파장을 갖는 CO2 레이저가 가능하다. 이와 달리, 예컨대 1 내지 11 ㎛ 범위의 각각의 파장을 갖는 다른 적합한 레이저들이 이용될 수도 있다. 레이저 빔과의 상호작용으로, 연료 드롭플릿은 예컨대 6.7 nm 방사선 또는 5 내지 20 nm 범위에서 선택된 임의의 다른 EUV 방사선을 방출할 수 있는 플라즈마 상태로 변환된다. 플라즈마로 발생된 방사선은 소스 방사선(7e)을 발생하기 위해 타원형 또는 다른 적합한 콜렉터(7d)에 의해 모아진다.
방사 소스(SO)에 의해 방출된 방사선은 소스 챔버(47)로부터 가스 장벽 또는 "포일 트랩(foil trap)" 형태의 오염물 트랩(contaminant trap)(49)을 통해 콜렉터 챔버(48) 내로 통과된다. 콜렉터 챔버(48)는 소위 그레이징 입사 반사기(grazing incidence reflector)(142, 143, 146)의 네스티드 어레이(nested array)를 포함하는 예컨대 그레이징 입사 콜렉터인 방사선 콜렉터(50)를 포함할 수 있으며, 이 그레이징 입사 반사기 사이에는 방사선이 통과할 수 있도록 하기 위해 특정의 공간(180)이 개방된 상태로 되어 있다. 이러한 용도에 적합한 방사선 콜렉터는 종래 기술에 공지되어 있다. 이와 달리, 이 장치는 방사선을 모으기 위한 수직 입사 콜렉터(normal incidence collector)를 포함할 수 있다. 이러한 수직 입사 콜렉터의 예는 도 2의 좌측 하단부에 도시된 콜렉터(7d)이다. 콜렉터(7d)로부터 방출되는 EUV 방사선의 빔은 아마도 광학축(O)의 양쪽으로 10도 정도로 큰 특정의 각도 벌어짐(angular spread)을 가질 것이다.
방사선은 수집 챔버(48)의 애퍼처로부터 버추얼 포인트(virtual point)(52)(즉, 중간 포커스)에 포커스된다. 챔버(48)로부터, 방사 빔(56)이 조명 시스템(IL)에서 수직 입사 반사기(53, 54)를 통해 레티클 테이블 또는 마스크 테이블(MT) 상에 위치된 레티클 또는 마스크 상으로 반사된다. 투영 시스템(PS)에 의해 반사 요소(58, 59)를 통해 웨이퍼 스테이지 또는 웨이퍼 테이블(WT) 상에 이미징되는 패터닝된 빔(57)이 형성된다. 일반적으로는, 도시된 것보다 더 많은 요소가 조명 시스템(IL) 및 투영 시스템(PS)에 제공될 것이다.
발명의 해결 과제 부분에서 언급한 바와 같이, 마스크와 같은 패터닝 장치(MA)가 펠리클 없이 작동될 수 있는 것이 편리하다. 따라서, 패터닝 장치는 유기 및 무기 입자에 의해 오염되기가 쉽다. 이들 입자는 웨이퍼 테이블(WT) 상의 웨이퍼에서의 투영 이미지에서 심각한 결함을 초래할 수 있기 때문에 패터닝 장치로부터 제거되는 것이 바람직하다. 이러한 입자는 20 nm 정도의 작은 직경을 가질 수도 있다.
도 3은 레이저 세정 장치(10)의 개략도이다. 레이저 세정 장치(10)는 도 3에 예시된 바와 같이 기판 표면에 실질적으로 평행한 방향을 가질 수 있는 방사선(14)을 발생하도록 구성되어 배치되는 레이저 소스(12)를 포함한다. 레이저 세정 장치(10)는 또한 패터닝 장치(MA)의 표면(22) 위의 질소 또는 산소와 같은 백그라운드 가스에서 세정 플라즈마(20)를 발생시키기 위해 초점(18)에 방사선(14)을 포커스하도록 구성되어 배치된 도 3에서의 렌즈(16)와 같은 광학 요소를 포함한다. 플라즈마(20)가 생성되는 가스를 발생하기 위해 가스 공급부(23)가 제공된다. 플라즈마(20)에 인접한 지점에서 예컨대 아르곤과 같은 보호 가스의 제트(jet)를 발생하기 위해 추가의 가스 공급부(24)가 제공된다.
통상적으로, 레이저 소스(12)는 레이저 소스가 네오디뮴-도핑된 이트륨 알루미늄 가넷(Nd:YAG) 레이저인 경우에 일반적으로 적합한 범위인 것으로 간주되는 약 0.1 주울(Joule)과 약 2 주울 사이의 펄스당 에너지를 갖는 펄스를 초점에서 발생하도록 구성되어 배치된다. 레이저 소스(12)로서 펨토초 레이저(femtosecond laser)가 이용되는 경우에는 일반적으로 0.001 주울보다 높은 펄스당 에너지가 적합한 것으로 간주된다. 그러나, 전술한 것 이외의 다른 레이저 소스도 적용될 수 있다는 것은 명백할 것이다.
방사선(14)의 펄스가 초점(18)에 포커스될 때, 플라즈마(20)가 생성되며, 팽창 시에 레이저 소스(12)를 향하게 된다. 패터닝 장치(MA)의 표면(22) 상의 손상을 방지하기 위해, 플라즈마(20)가 발생되는 초점(18)과 표면(22) 사이에는 충분한 양의 거리가 유지되어야 한다.
이러한 손상을 방지하기 위한 또 다른 방식은 플라즈마(20)에 인접한 지점에 아르곤과 같은 보호 가스의 제트를 제공하는 것이다. 도 3의 실시예에서, 제트는 가스 공급부(24)에 의해 제공된다.
아르곤은, 화학적으로 불활성이고, 헬륨보다 무거우며, 충격파(shockwave)를 차단하지 않지만, 단원자 기체(monoatomic gas)이기 때문에, 용이하게 이온화될 수 있으므로 적합한 보호 가스인 것으로 고려된다. 그러나, 질소, 산소 또는 이들의 혼합물과 같은 다른 가스가 아르곤 대신에 또는 아르곤에 추가하여 이용될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 레이저 세정 장치의 다른 실시예의 측면도와 평면도를 개략적으로 도시하고 있다. 도 4a 및 도 4b의 실시예는 도 3을 참조하여 설명한 실시예와 상당히 유사하다. 도 4a 및 도 4b에서, 이 실시예에서는 보호 가스의 제트의 방향이 방사선의 방향의 반대쪽의 방향으로 상당한 성분을 갖는 것으로 도시되어 있다.
도 4a에서, 가스 공급부(24)는 보호 가스를 표면(22)의 수직선에 대하여 약 45°의 각도 하에서 지향시키도록 배치된다는 것을 알 수 있다. 일반적으로, 다른 각도의 보호 가스의 제트가 효과적인 것으로 입증될 수도 있지만, 보호 가스는 보호 가스의 제트가 표면(22)의 수직선에 대하여 약 30°와 약 60°사이의 범위 내의 각도 하에서 지향될 때에 가장 효과적인 것으로 판명되었다.
도 4b에는 도 4a의 레이저 세정 장치의 평면도가 도시되어 있다. 도 4b에서는, 가스 공급부가 보호 가스를 표면(22)의 수직선을 통과하여 연장하는 평면 V에 실질적으로 평행한 방향으로 지향시키도록 배치되고, 레이저 소스에 의해 발생된 방사선에 평행을 이룬다는 것을 알 수 있다.
본 명세서에서는, 집적회로(IC)의 제조에 있어서 리소그래피 장치의 사용예에 대해 특정하게 언급하였지만, 본 명세서에서 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리(magnetic domain memory)용 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같은 기타 응용예들을 가질 수 있음을 이해하여야 한다.
앞에서는 광학 리소그래피의 관점에서 본 발명의 실시예를 이용하는 것에 대하여 구체적인 참조가 이루어졌을 수도 있지만, 본 발명은 예컨대 임프린트 리소그래피와 같은 다른 응용분야에 이용될 수도 있으며, 또한 문맥이 허락하는 곳에서는 광학 리소그래피로 한정되지 않는다.
본 명세서에 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어에는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 365, 355, 248, 193, 157, 또는 126 ㎚의 파장 또는 그 부근의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 5?20 ㎚ 범위의 파장을 가짐)을 포함하는 모든 유형의 전자기 방사선뿐만 아니라 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔이 포함된다.
이상에서 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 레이저 세정 장치에 의해 세정될 표면은 웨이퍼 표면일 수도 있고 또는 수직 입사 미러 또는 그레이징 입사 미러의 표면일 수도 있다.
플라즈마가 발생되는 백그라운드 가스를 발생하기 위해 가스 공급부가 구성 및 배치되었지만, 이러한 가스 공급부가 반드시 제공될 필요는 없다. 특수하게 설계된 풍부한 가스 공급을 제공하는 다른 요소에 의하여 플라즈마의 지점에 충분한 양의 공기 압력이 존재할 수도 있다.
본 발명은 전술한 것과 같은 방법을 기술하는 기기 판독 가능 명령어의 하나 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램의 형태를 취할 수도 있고, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크, 또는 광디스크)의 형태를 취할 수도 있다.
전술한 설명은 예시를 위한 것으로 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 그러므로, 당업자는 첨부된 청구범위의 사상으로부터 벗어나지 않고서도 설명된 바와 같은 본 발명에 대하여 수정을 가할 수 있다는 것은 명백할 것이다.

Claims (15)

  1. 표면을 세정하도록 구성되어 배치된 레이저 세정 장치에 있어서,
    방사선을 발생하도록 구성되어 배치된 레이저 소스;
    상기 표면 위의 백그라운드 가스 내에서 세정 플라즈마를 발생시키기 위해 상기 방사선을 초점에 포커스하도록 구성되어 배치된 광학 요소; 및
    플라즈마에 인접한 지점에서 보호 가스의 제트(jet)를 발생시키도록 구성되어 배치된 가스 공급부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 소스는 약 0.001 주울(Joule)과 약 2 주울 사이, 바람직하게는 약 0.1 주울과 약 2 주울 사이의 펄스당 에너지를 갖는 펄스를 초점에서 발생시키도록 구성되어 배치되는, 레이저 세정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 레이저 소스는 적어도 기판 표면에 실질적으로 평행한 방향으로 방사선을 발생시키도록 배치되는, 레이저 세정 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 공급부는 상기 보호 가스를 상기 표면의 수직선에 대하여 약 30°와 약 60° 사이의 각도 하에서, 바람직하게는 상기 표면의 수직선에 대하여 약 45°의 각도 하에서 지향시키도록 구성되어 배치되는, 레이저 세정 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 공급부는 상기 보호 가스의 제트를 상기 표면의 수직선을 통과하여 연장하는 평면에 실질적으로 평행한 방향으로 지향시키도록 배치되고, 상기 레이저 소스에 의해 발생된 방사선에 평행을 이루는, 레이저 세정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보호 가스의 제트의 방향은 상기 방사선의 방향의 반대쪽의 방향으로 상당한 성분을 갖는, 레이저 세정 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    플라즈마가 발생되는 가스를 발생시키도록 구성되어 배치된 가스 공급부가 제공되는, 레이저 세정 장치.
  8. 전술한 청구항들 중의 어느 하나의 청구항에 따른 레이저 세정 장치를 포함하는 리소그래피 투영 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    방사 빔의 단면에 패턴을 부여하여 패터닝된 방사 빔을 형성할 수 있는 패터닝 장치를 유지하도록 구성된 지지 구조체를 더 포함하며, 상기 레이저 세정 장치는 상기 패터닝 장치를 세정하도록 구성되어 배치되는, 리소그래피 투영 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블을 더 포함하며, 상기 레이저 세정 장치는 상기 패터닝 장치를 세정하도록 구성되어 배치되는, 리소그래피 투영 장치.
  11. 표면 세정 방법에 있어서,
    방사선을 발생하는 단계;
    백그라운드 가스 내에서 세정 플라즈마를 발생시키기 위해 상기 방사선을 초점에 포커스하는 단계; 및
    플라즈마에 인접한 지점에 보호 가스의 제트를 지향시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 세정 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 방사선은 펄스로 발생되는, 표면 세정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    펄스 방사선(pulsed radiation)은 약 0.001 주울과 약 2 주울 사이, 바람직하게는 약 0.1 주울과 약 2 주울 사이의 펄스당 에너지를 갖는 펄스를 포함하는, 표면 세정 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    가스 공급부가 상기 보호 가스를 표면의 수직선에 대하여 약 30°와 약 60° 사이의 각도 하에서, 바람직하게는 상기 표면의 수직선에 대하여 약 45°의 각도 하에서 지향시키도록 구성되어 배치되는, 표면 세정 방법.
  15. 청구항 1 내지 청구항 7 중의 어느 한 항에 따른 레이저 세정 장치, 청구항 8 내지 청구항 10 중의 어느 한 항에 따른 리소그래피 투영 장치, 또는 청구항 11 내지 청구항 14 중의 어느 한 항에 따른 표면 세정 방법에 있어서,
    상기 보호 가스는 아르곤인, 레이저 세정 장치, 리소그래피 투영 장치, 또는 표면 세정 방법.
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